Cách tính khối lượng và thể tích theo phương trình hóa học

Ở phòng thí nghiệm hay ngoài thực tế, khi điều chế một lượng chất nào đó thì người ta có thể tính được lượng chất (nguyên liệu) cần dùng. Và ngược lại, khi biết được lượng nguyên liệu thì người ta có thể tính lượng chất sản phẩm. Làm thế nào mà người ta có thể tính được như vậy? Đó là nội dung của bài viết hôm nay: cách tính khối lượng và thể tích theo phương trình hóa học.

Tóm tắt nội dung

Cách tính khối lượng và thể tích theo phương trình hóa học

Để tính khối lượng hay thể tích của một chất dựa vào phương trình hóa học, ta tiến hành thực hiện theo các bước sau:

Bước 1: Viết và cân bằng phương trình hóa học của phản ứng

Bước 2: Chuyển đổi khối lượng hay thể tích chất khí thành số mol

Bước 3: Dựa vào phương trình hóa học, tìm số mol của chất tham gia hay sản phẩm.

Bước 4: Chuyển đổi số mol thành khối lượng (m = n x M (g)) hay thể tích chất khí ở đktc (V = n x 22,4 (lít)).

Cách tính khối lượng và thể tích theo phương trình hóa học

cach-tinh-khoi-luong-va-the-tich-theo-phuong-trinh-hoa-hoc

1. Cách tính khối lượng theo phương trình hóa học

Ví dụ 1: Trong công nghiêp, khi nung đá vôi (CaCO₃) sẽ thu được vôi sống (CaO) và khí cacbonic (CO₂). Hãy tính khối lượng của vôi sống thu được khi nung 25 g CaCO₃.

Giải:

– Ta có phương trình hóa học của phản ứng:

CaCO₃ → CaO + CO₂

– Số mol của CaCO₃ trong phản ứng hóa học là:

n_CaCO3 = m_CaCO3 / M_CaCO3 = 25 / 100 = 0,25 mol

– Số mol của CaO thu được sau phản ứng là:

Theo phương trình hóa học:

Cứ 1 mol CaCO₃ phản ứng thu được 1 mol CaO

Vậy 0,25 mol CaCO₃ phản ứng thu được 0,25 mol CaO

– Khối lượng của CaO thu được sau phản ứng là:

m_CaO = n_CaO x M_CaO = 0,25 x 56 = 14 (g)

Ví dụ 2: Tìm khối lượng CaCO₃ cần dùng để điều chế được 33,6 g CaO.

Giải:

– Ta có phương trình hóa học của phản ứng:

CaCO₃ → CaO + CO₂

– Số mol của CaO sinh ra sau phản ứng là:

n_CaO = m_CaO / M_CaO = 33,6 / 56 = 0,6 mol

– Số mol của CaCO₃ tham gia phản ứng là:

Theo phương trình hóa học:

Muốn điều chế 1 mol CaO cần dùng 1 mol CaCO₃

Vậy muốn điều chế 0,6 mol CaO thì cần dùng 0,6 mol CaCO₃

– Khối lượng của CaCO₃ cần dùng để điều chế CaO là:

m_CaCO3 = n_CaCO3 x M_CaCO3 = 0,6 x 100 = 60 (g)

2. Cách tính thể tích chất khí theo phương trình hóa học

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn cacbon trong oxi thu được khí cacbonic. Hãy tìm thể tích (đktc) của khí CO₂ nếu có 8 g oxi tham gia phản ứng.

Giải:

– Ta có phương trình hóa học của phản ứng:

C + O₂ → CO₂

– Số mol của O₂ tham gia phản ứng là:

n_O2 = m_O2 / M_O2 = 8 / 32 = 0,25 mol

– Số mol của CO₂ thu được sau phản ứng là:

Theo phương trình hóa học:

Cứ 1 mol O₂ tham gia phản ứng thu được 1 mol CO₂

Vậy 0,25 mol O₂tham gia phản ứng thu được 0,25 mol CO₂

– Thể tích khí CO₂ thu được sau phản ứng (ở đktc) là:

V_CO2 = n_CO2 x 22,4 = 0,25 x 22,4 = 5,6 (lít)

Ví dụ 2: Tìm thể tích khí O₂ cần dùng để đốt cháy hoàn toàn 18 g cacbon.

Giải:

– Ta có phương trình hóa học của phản ứng:

C + O₂ → CO₂

– Số mol của C tham gia phản ứng là:

n_C = m_C / M_C = 18 / 12 = 1,5 mol

– Số mol của O₂ tham gia phản ứng là:

Theo phương trình hóa học:

Đốt cháy 1 mol C cần dùng 1 mol O₂

Vậy đốt cháy 1,5 mol C cần dùng 1,5 mol O₂

– Thể tích khí O₂ (đktc) cần dùng là:

V_O2 = n_O2 x 22,4 = 1,5 x 22,4 = 33,6 (lít)

Bài tập về cách tính khối lượng và thể tích theo phương trình hóa học

Câu 1. Sắt tác dụng hoàn toàn với axit clohidric theo phương trình:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Biết có 2,8 gam sắt tham gia phản ứng, hãy tìm:

a) Thể tích khí H₂ thu được (đktc)?

b) Khối lượng axit clohidric cần dùng?

Giải:

a) Ta có:

– Số mol của Fe tham gia phản ứng là:

n_Fe = m_Fe / M_Fe = 2,8 / 56 = 0,05 mol

– Số mol của H₂ thu được sau phản ứng là:

Theo phương trình hóa học:

Cứ 1 mol Fe tham gia phản ứng thu được 1 mol khí H₂

Vậy 0,05 mol Fe tham gia phản ứng thu được 0,05 mol khí H₂

– Thể tích khí H₂ (đktc) thu được sau phản ứng là:

m_H2 = n_H2 x 22,4 = 0,05 x 22,4 = 1,12 (lít)

b) Ta có:

– Số mol của HCl tham gia phản ứng là:

Theo phương trình hóa học:

Để hòa tan 1 mol Fe cần dùng 2 mol HCl

Vậy để hòa tan 0.05 mol Fe cần dùng 0.1 mol HCl

– Khối lượng HCl cần dùng là:

m_HCl = n_HCl x M_HCl = 0,1 x 36,5 = 3,65 (g)

Câu 2. Lưu huỳnh S cháy trong không khí tạo ra chất khí lưu huỳnh dioxit (còn gọi là khí sunfurơ), có CTHH là SO₂. Đây là một chất khí có mùi hắc và gây ho.

a) Viết PTHH của phản ứng

b) Biết có 1,6 g lưu huỳnh tham gia phản ứng, hãy tìm:

– Thể tích khí SO₂ thu được (đktc)?

– Thể tích không khí cần dùng (đktc), biết O₂ chiếm 1/5 thể tích không khí.

Giải:

a) Phương trình hóa học của phản ứng:

S + O₂ → SO₂

b) Ta có:

– Số mol của S tham gia phản ứng:

n_S = m_S / M_S = 1,6 / 32 = 0,05 (mol)

– Số mol của SO₂ thu được sau phản ứng là:

Theo phương trình hóa học:

Cứ 1 mol S tham gia phản ứng tạo sinh ra 1 mol khí SO₂

Vậy cứ 0,05 mol S tham gia phản ứng tạo sinh ra 0,05 mol khí SO₂

– Thể tích khí SO₂ (đktc) thu được sau phản ứng là:

V_SO2 = n_SO2 x 22,4 = 0,05 x 22,4 = 1,12 (lít)

Ta có:

– Số mol của O₂ tham gia phản ứng là:

Theo phương trình hóa học:

Đốt cháy 1 mol S cần dùng 1 mol O₂

Vậy đốt cháy 0,05 mol C cần dùng 0,05 mol O₂

– Thể tích khí O₂ (đktc) cần dùng là:

V_O2 = n_O2 x 22,4 = 0,05 x 22,4 = 1,12 (lít)

– Thể tích không khí (đktc) cần dùng là:

V_kk = V_O2 x 5 = 1,12 x 5 = 5,6 (lít)

Câu 3. Cho PTHH sau:

CaCO₃ → CaO + CO₂

a) Cần dùng bao nhiêu mol CaCO₃ để điều chế 11,2 g CaO?

b) Muốn điều chế được 7 g CaO cần dùng bao nhiêu g CaCO₃?

c) Nếu có 3,5 mol CaCO₃ tham gia phản ứng thì thu được bao nhiêu lít khí CO (đktc)?

d) Nếu thu được 13,44 lít CO (đktc) thì có bao nhiêu gam chất rắn tham gia và tạo thành sau phản ứng?

Giải:

a) Ta có:

– Số mol của CaO tạo thành sau phản ứng:

n_CaO = m_CaO / M_CaO = 11,2 / 56 = 0,2 (mol)

– Số mol của CaCO₃ tham gia phản ứng là:

Theo phương trình hóa học:

Muốn điều chế 1 mol CaO cần dùng 1 mol CaCO₃

Vậy muốn điều chế 0,2 mol CaO thì cần dùng 0,2 mol CaCO₃

b) Ta có:

– Số mol của CaO tạo thành sau phản ứng:

n_CaO = m_CaO / M_CaO = 7 / 56 = 0,125 (mol)

– Số mol của CaCO₃ tham gia phản ứng là:

Theo phương trình hóa học:

Muốn điều chế 1 mol CaO cần dùng 1 mol CaCO₃

Vậy muốn điều chế 0,125 mol CaO thì cần dùng 0,125 mol CaCO₃

– Khối lượng của CaCO₃ cần dùng là:

m_CaCO3 = n_CaCO3 x M_CaCO3 = 0,125 x 100 = 12,5 (g)

c) Ta có:

– Số mol của CO₂ thu được sau phản ứng là:

Theo phương trình hóa học:

Cứ 1 mol CaCO₃ tham gia phản ứng sinh ra 1 mol CO₂

Vậy 3,5 mol CaCO₃ tham gia phản ứng sinh ra 3,5 mol CO₂

– Thể tích khí CO₂ thu được sau phản ứng (ở đktc) là:

V_CO2 = n_CO2 x 22,4 = 3,5 x 22,4 = 78,4 (lít)

d) Ta có:

– Số mol của CO₂ thu được sau phản ứng là:

n_CO2 = V_CO2 / 22,4 = 13,44 / 22,4 = 0,6 (mol)

– Số mol của CaCO₃ tham gia phản ứng là:

Theo phương trình hóa học:

Muốn thu được 1 mol khí CO₂ thì cần dùng 1 mol CaCO₃

Vậy muốn thu được 0,6 mol CO₂ thì cần dùng 0,6 mol CaCO₃

– Khối lượng của CaCO₃ cần dùng để điều chế CaO là:

m_CaCO3 = n_CaCO3 x M_CaCO3 = 0,6 x 100 = 60 (g)

Ta có:

– Khối lượng của khí CO₂ là:

m_CO2 = n_CO2 x M_CO2 = 0,6 x 44 = 26,4 (g)

– Khối lượng của CaO thu được sau phản ứng là:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng: m_CaCO3 = m_CaO + m_CO2

⇒ m_CaO = m_CaCO3 – m_CO2 = 60 – 26,4 = 33,6 (g).

Câu 4.

a) Cacbon oxit (CO) phản ứng với oxi (O₂) tạo thành cacbon dioxit (CO₂). Viết PTHH.

2CO + O₂ → 2CO₂

b) Nếu đốt cháy 20 mol CO thì cần dùng bao nhiêu mol O₂ để thu được 1 chất khí duy nhất sau phản ứng?

Giải:

Để thu được 1 chất khí duy nhất (là khí CO₂) thì phản ứng trên phải xảy ra hoàn toàn, khi đó ta có:

– Số mol của O₂ cần dùng là:

Theo phương trình hóa học:

Muốn đốt cháy 2 mol CO thì cần dùng 1 mol O₂

Vậy muốn đốt cháy 20 mol CO thì cần dùng 10 mol O₂

c) Điền vào chỗ trống số mol của chất tham gia và sản phẩm ở những thời điểm khác nhau, biết hỗn hợp CO và O₂ lấy đúng tỉ lệ về số mol theo PTHH.

	SỐ MOL
CÁC THỜI ĐIỂM	CÁC CHẤT PHẢN ỨNG		SẢN PHẨM
CÁC THỜI ĐIỂM	CO	O₂	CO₂
Thời điểm ban đầu t₀	20	10	0
Thời điểm t₁	15	7,5	5
Thời điểm t₂	3	1,5	17
Thời điểm kết thúc t₃	0	0	20